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摘要：建筑遮陽在歐美國家應(yīng)用得十分普遍，有些歐洲國家?guī)缀跫壹覒魬舳加蒙狭?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>遮陽，記載著遮陽發(fā)展的歷史足跡，而中國的建筑遮陽起步比較晚，并且結(jié)合我國的國情屬于高層/超高層建筑居多，與歐美國家的建筑遮陽技術(shù)手段還存在著非常明顯的區(qū)別。另一方面，我國建筑遮陽市場非常大，年新建建筑量占世界新建建筑量的一半左右，這給了我國建筑遮陽行業(yè)一個發(fā)展契機，結(jié)合國外先進經(jīng)驗和我們的自身實踐，能夠趕上并與世界先進水平同步，并有機會世界領(lǐng)先。
建筑外圍護結(jié)構(gòu)主要由外墻/樓板（詞條“樓板”由行業(yè)大百科提供）和門窗/幕墻組成，其中外墻/樓板作為不透明結(jié)構(gòu)，以保溫效果為先，保溫效果越高越好。常見的保溫技術(shù)如增加墻體厚度，改善墻體材料，增設(shè)外墻保溫層等，現(xiàn)在應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛和成熟。而門窗/幕墻作為透明結(jié)構(gòu)，則需要兼具保溫和通風(fēng)的功能，需要在冬夏冷暖的動態(tài)中調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部的舒適度，外遮陽系統(tǒng)作為門窗/幕墻系統(tǒng)的補充，已經(jīng)獨立出來，作為外圍護結(jié)構(gòu)建筑節(jié)能的新穎有效的手段。
關(guān)鍵詞：外圍護;節(jié)能技術(shù);遮陽;中空玻璃
隨著城市化的發(fā)展和設(shè)計水平的提高以及節(jié)能環(huán)保觀念的增強，特拉維夫的很多建筑都采用節(jié)能玻璃外墻，其中Parallelo水平玻璃行政大樓就是一個典型的例子。中空玻璃內(nèi)置遮陽產(chǎn)品是傳統(tǒng)的遮陽產(chǎn)品與新型技術(shù)的結(jié)晶，它具備了中空玻璃和遮陽產(chǎn)品的綜合性功能，包括：遮陽、保溫、隔音、調(diào)節(jié)采光（詞條“采光”由行業(yè)大百科提供）、防火、抗寒、私密性、節(jié)省空間、便于清理等。對于建筑玻璃節(jié)能，可以定義為在一定周期時間的條件下，使建筑能耗降到較低的程度下同時獲得較好的熱舒適度、照明舒適度和視覺舒適度。動態(tài)調(diào)節(jié)任何具有各種性能的功能玻璃，不管是超白玻璃或高效選擇性透光Low-E玻璃，由于其性能是不可改變的，都不可能同時滿足一年四季，一天24小時建筑內(nèi)對熱舒適性和視覺舒適性的需求[1]。建筑玻璃（詞條“建筑玻璃”由行業(yè)大百科提供）節(jié)能的關(guān)鍵在于對熱輻射透過率和透光率的雙向動態(tài)調(diào)節(jié)控制，只有這樣才有可能最終實現(xiàn)“零耗能建筑”。
一、住宅建筑能耗分析
(一)建筑能耗現(xiàn)狀
根據(jù)中國建筑協(xié)會能耗統(tǒng)計專業(yè)委員會2018年11月發(fā)布的《中國建筑能耗研究報告》，指出：建筑能耗占全國能源消耗比重的20.6%，建筑碳排放占全國能源碳排放的19.4%，并且住宅建筑碳排放量占比達到了41%，還尚有增加趨勢。經(jīng)統(tǒng)計，電力仍是建筑碳排放的主要來源，并且全國建筑碳排放總量整體呈現(xiàn)出持續(xù)增長趨勢，2016年達到19.61億t，較2000年6.68億t增長了約6.68億t，增長了約3倍，年均增長6.96%。針對住宅建筑，冬冷夏熱地區(qū)的節(jié)能改造是建筑節(jié)能的重點工作。隨著城鎮(zhèn)化水平的提高，住宅建筑比例將進一步擴大，而冬冷夏熱地區(qū)是我國主要采暖（詞條“采暖”由行業(yè)大百科提供）特征之一，因此本文以冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑為例，分析外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)。
(二)采暖特征與住宅建筑特征
嚴格意義上講，冬冷夏熱地區(qū)由于地理特殊，并不是傳統(tǒng)意義上的采暖區(qū)劃，并且，根據(jù)我國歷史等原因，冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑的集中供暖未施行，僅秦嶺淮河以北區(qū)域進行了集中供暖，因此針對未集中供暖區(qū)域，節(jié)能設(shè)計材料方式等多樣化，導(dǎo)致冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑外圍護結(jié)構(gòu)形式各異，熱工性能較差。由于冬冷夏熱地區(qū)供暖期短，很難實現(xiàn)全空間集中供暖。然而，冬冷夏熱地區(qū)在我國分布較廣，夏季悶熱多雨，冬季濕冷，年降水量大，從氣候特點和歷史情況看，該地區(qū)應(yīng)加強建筑外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用，以解決建筑能耗問題。住宅建筑，顧名思義是指供家庭居住使用的建筑。是人們休息和日�；顒拥闹饕獔鏊�，因此，住宅建筑構(gòu)造的熱工性能直接影響到人們的生產(chǎn)生活[2]。
二、住宅建筑外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能構(gòu)造設(shè)計
(一)外窗構(gòu)造節(jié)能設(shè)計
眾所周知，門窗是住宅建筑外圍護構(gòu)件中熱工性能最差的構(gòu)造之一，降低了建筑室內(nèi)的熱舒適性，增加住宅能耗�？紤]門的占比很少，因此本節(jié)以外窗為例，外窗是房間通風(fēng)采光必不可少的構(gòu)造，夏冬季傳熱方向不同，門窗的節(jié)能主要從傳熱系數(shù)，遮蔽系數(shù)，空氣滲透（詞條“空氣滲透”由行業(yè)大百科提供）性以及可見光透過率（詞條“可見光透過率”由行業(yè)大百科提供）等指標考慮，材料參數(shù)不同，熱工性能就不同，因此可通過材料調(diào)整達到外窗節(jié)能需要。而建筑節(jié)能設(shè)計主要從以下方面控制。
控制窗墻比。窗墻比主要由建筑朝向確定，外窗是建筑節(jié)能的軟肋和短板，因此從節(jié)能角度出發(fā)，應(yīng)限制窗墻比，窗墻比越大，建筑的能耗也就越多，在滿足采光需要的前提下，應(yīng)控制窗墻比。
提高窗戶氣密性（詞條“氣密性”由行業(yè)大百科提供）能。窗戶是否密封，直接決定了室內(nèi)外冷熱交換的途徑與速度的不同，窗戶的氣密性能是影響能耗的重要方面，氣密性并不是絕對的密不透風(fēng)，達到要求標準即可，從節(jié)能角度看，可通過改善外窗與窗框的接觸方式與密閉方式實現(xiàn)。
提高外窗保溫性能。主要通過材質(zhì)和構(gòu)造形式實現(xiàn)，材質(zhì)不同，保溫性能不同，因此可選用保溫隔熱指標較好的材料。但構(gòu)造形式的不同，能顯著提高外窗的保溫性能，例如可將薄壁實腹型構(gòu)造替換為空心型構(gòu)造，特殊條件下可采用多層中空構(gòu)造。當然，也可從外穿遮陽方面入手，通過內(nèi)遮陽和外遮陽或結(jié)合的手段，在炎熱天氣時，吸收入射的太陽熱能，避免太陽輻射直接射入室內(nèi)，有利于減弱對室內(nèi)溫度的影響，達到節(jié)能目的[3]。
(二)外墻構(gòu)造節(jié)能設(shè)計
外墻是住宅建筑的主要構(gòu)件之一，占比很大，是建筑內(nèi)外環(huán)境進行能量交換的主要媒介，外墻的節(jié)能構(gòu)造設(shè)計除墻體材料性能外，主要通過在不同位置設(shè)置保溫層，常見的主要包括外墻外保溫，外墻內(nèi)保溫和夾心保溫形式(如圖1)。
三、內(nèi)置可調(diào)遮陽節(jié)能玻璃性能
(一)遮陽性能
內(nèi)置可調(diào)遮陽中空節(jié)能玻璃(如圖2)，由于在中空玻璃中內(nèi)置有不同的遮陽簾，不論其什么遮陽形式，遮陽簾面料的遮陽系數(shù)可以選擇。面料的最小遮陽系數(shù)都可以低于0.1。當遮陽簾關(guān)閉完全伸展時，通常都可以遮擋太陽輻射的60%及以上，遮陽系數(shù)可以調(diào)節(jié)到<0.25在夏季可以滿足建筑節(jié)能設(shè)計要求。就可以降低空調(diào)制冷能耗的25%，當遮陽簾開啟或者收回時，其遮陽系數(shù)最大值可以達到玻璃的遮陽系數(shù)。在冬季可以同樣滿足建筑節(jié)能設(shè)計要求>0.6。通�？梢越档凸┡芎�10%。如果對控制輻射得熱有進一步要求時，中空玻璃還可以采用低輻射鍍膜玻璃，鍍膜面的輻射率（詞條“輻射率”由行業(yè)大百科提供）可以達到0.08-0.15，同時低輻射膜層對長波有較高的反射能力，從而將室內(nèi)的長波能量反射回建筑中。中空玻璃也可以采用吸熱玻璃（詞條“吸熱玻璃”由行業(yè)大百科提供），吸收的太陽光能可以轉(zhuǎn)換為熱能，通過對流進行擴散，減少進入室內(nèi)的能量，中空玻璃還可以采用熱反射鍍膜玻璃，減少太陽能透射率。但一般中空玻璃配上遮陽簾已經(jīng)滿足使用要求[4]。
(二)隔熱性能
中空玻璃的隔熱性能一般主要受空氣層中空氣，空氧層厚度，及氣體導(dǎo)熱系數(shù)影響，現(xiàn)在在中空玻璃中置入遮陽簾，將會改變隔熱性能。以內(nèi)置百葉的5+19A+5中空玻璃為例：簾片全部閉合時傳熱系數(shù)一般在2.47W/m2K，如果用傳熱系數(shù)更低的遮陽面料，將空氣層分割為兩部分，無論對空氣層的傳導(dǎo)還是對流都有所降低，隔熱效果將有所提高。
(三)安全性能
中空玻璃裝置在鋁合金窗中，其安全性表現(xiàn)在抗風(fēng)壓（詞條“風(fēng)壓”由行業(yè)大百科提供）、氣密性、水密性、防火性等方面。由于中空玻璃和鋁合金窗采用硅膠密封，與其他外遮陽相比，抗風(fēng)壓，抗沖擊力，氣密性，水密性體現(xiàn)出明顯優(yōu)點，一般外遮陽只限于20m高度以下，如果超過20m的必須經(jīng)過遮陽設(shè)計校核。而目前使用可調(diào)遮陽中空玻璃鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）窗，已經(jīng)很安全地使用到50m以上。由于內(nèi)置可調(diào)遮陽玻璃的內(nèi)置遮陽簾被玻璃保護，不會受樓層上方的煙頭，火種及節(jié)日焰火、爆竹等影響防火性能是安全的。從安全性能的角度看，可調(diào)遮陽中空玻璃，特別適用于高層建筑，沿海建筑。
(四)操作性能
目前的內(nèi)置百葉中空玻璃基本上仍然采用磁控把手型式的手工操作(如圖3)，操作者動作必須柔和，加速度不能過大，否則往往會出現(xiàn)把手脫落現(xiàn)象，對不了解操作要領(lǐng)的第一次操作者，往往造成失誤。手控的區(qū)間受人體的身高和臂長制約，因而中空玻璃面積及尺寸受到制約，一般最大寬度或高度均不超過2m，提高操作性能的出路在于電機驅(qū)動。如果采用電動驅(qū)動，電機的最小徑向尺寸決定了中空玻璃空氣層的最大厚度，為此，適合16A、19A的電機還需開發(fā)，應(yīng)用成熟的遮陽簾電機其玻璃中空氣層厚度將需要增厚到21A、27A、60A。當前開發(fā)的太陽能遮陽簾電機不需要與市電網(wǎng)連接，開辟了廣闊的應(yīng)用空間。太陽能遮陽簾電機的光伏板與電機一體，初次使用可以太陽光充電也可以市電充電，充電后連接遮陽簾，電池工作時限可以1-2小時，由于遮陽簾電機是間歇式工作，每次1-2分鐘，電池擁有很大余量，可以在無光的時段里繼續(xù)工作，光伏電板不需要太陽強輻射，只要有光亮的時間段就可充電蓄電，這種新能源驅(qū)動的內(nèi)置可調(diào)遮陽節(jié)能玻璃，更節(jié)能、更安全、更方便，更便于操作[5]。
(五)采光性能
可調(diào)遮陽節(jié)能玻璃中的遮陽可調(diào)，其伸展、收回、開啟、閉合在很大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)光線，理論上可以在全亮光到無光的區(qū)間內(nèi)調(diào)整，適當?shù)恼{(diào)節(jié)可以在遮擋太陽強輻射的同時確保室內(nèi)的良好采光，不產(chǎn)生眩光還保持和室外優(yōu)美自然的溝通，取得視覺舒適度。可調(diào)遮陽節(jié)能玻璃在采光性能上明顯優(yōu)于卷閘窗，同樣也優(yōu)于使用吸熱玻璃和熱反射膜玻璃，由于這些遮陽產(chǎn)品的可見光透光率很低，室內(nèi)會采光不足，往往出現(xiàn)在大太陽的天，室內(nèi)另行開燈的現(xiàn)象，顯然沒有利用好太陽能，到了寒冷地區(qū)的冬季又無法有效地利用太陽能作為室內(nèi)熱源之一。作為鍍膜中空玻璃有各種節(jié)能方式，無論如何其控制或減低輻射的節(jié)能方式是靜態(tài)的，單向的，其最佳的節(jié)能效果只是針對某個時段而言的，在實際使用中受地域，受季節(jié)影響，有一定局限性，而使用內(nèi)置可調(diào)遮陽中空玻璃成為動態(tài)的，雙向的，在一年四季綜合節(jié)能效果上顯然優(yōu)于前者。在視覺舒適性方面，一般鍍膜中空玻璃是有色的，顏色且是凝固的，而內(nèi)置可調(diào)遮陽的是自然的，可以調(diào)節(jié)的[6]。
(六)機械耐久性能
中空玻璃是用硅膠、丁基膠（詞條“丁基膠”由行業(yè)大百科提供）等密封膠合片的，對內(nèi)置的遮陽簾的機械耐久性有較高的要求，所有的零部件都應(yīng)該經(jīng)受10000次操作循環(huán)以上的考驗，對尺寸小的手動的要求伸展收回超過30000次，開啟閉合超過60000次。繩子、面料、塑料件均要承受得起陽光強輻射。雖然中空玻璃的玻璃往往通過鋼化、雙鋼化、半鋼化但在特殊狀況下，造成破損的可能性依然存在。但破損后迅速采取售后服務(wù)響應(yīng)至為重要，如果生產(chǎn)廠重新來上門量尺寸，量規(guī)格，再回去復(fù)制，這樣修復(fù)的周期會很長。有的公司已經(jīng)建立了追溯識別系統(tǒng)，或者芯片讀碼系統(tǒng)，一旦破損，通過物業(yè)管理，使用讀碼器就可以知道什么公司，什么時候，什么款式，什么尺寸，可以在第一時間要求供應(yīng)商搜索庫存信息，盡快發(fā)運，安排人員上門修復(fù)，提供售后服務(wù)。盡管普通中空玻璃也會發(fā)生類似的問題，但內(nèi)置可調(diào)遮陽節(jié)能玻璃具有不同規(guī)格，不同款式，盡管已經(jīng)具有相當?shù)臋C械耐久性，采取更完善的售后服務(wù)，將增強使用者信心。
四、內(nèi)置遮陽中空玻璃設(shè)計
(一)內(nèi)置遮陽中空玻璃
參見圖4，這款拉繩卷簾窗，包括框體1、驅(qū)動組件2、傳動組件3、卷簾組件4，所述框體1包括上框11和側(cè)框12，所述傳動組件3設(shè)于所述上框11內(nèi)，所述側(cè)框12連接于所述上框11的兩側(cè)，所述驅(qū)動組件2包括拉手21和卷繩22，所述卷繩22首尾連接并繞于所述拉手21上，所述驅(qū)動組件2還包括控制機構(gòu)23，所述卷繩22的兩端分別纏繞于所述拉手21和所述控制機構(gòu)23上，所述卷繩22能夠在所述拉手21和所述控制機構(gòu)23中循環(huán)移動，所述卷繩22可以正向或反向移動。
驅(qū)動組件2設(shè)于所述側(cè)框12的外部，所述驅(qū)動組件2不與所述側(cè)框12連接，所述側(cè)框12上無需設(shè)有給所述拉手21導(dǎo)向的導(dǎo)軌和凹槽。所述傳動組件3設(shè)于所述驅(qū)動組件2和所述卷簾組件4之間，用于使所述驅(qū)動組件2能夠帶動所述卷簾組件4。具體地，所述傳動組件3包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)31和齒輪組32，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)31設(shè)于所述上框11內(nèi)，所述控制機構(gòu)23與所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)31相連接，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)31能夠?qū)⑺鼍砝K22的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)化為所述卷簾組件4的旋轉(zhuǎn)方向，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)31與所述齒輪組32連接，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)31能夠帶動所述齒輪組32進行轉(zhuǎn)動，所述卷簾組件4包括卷簾管41和簾體42，所述卷簾管41的兩端與所述齒輪組32連接，所述卷簾管41的側(cè)部與所述簾體42連接，所述卷簾管41旋轉(zhuǎn)時，能夠帶動所述簾體42繞著所述卷簾管41轉(zhuǎn)動，所述卷繩22帶動所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)31旋轉(zhuǎn)時，所述齒輪組32能夠帶動所述卷簾管41轉(zhuǎn)動，所述卷簾管41轉(zhuǎn)動時能夠帶動所述簾體42展開或卷收，從而實現(xiàn)對所述簾體42的手動控制。
拉繩卷簾傳動裝置
拉繩卷簾傳動裝置包括驅(qū)動組件和傳動組件，所述驅(qū)動組件設(shè)于所述中空卷簾窗的中空玻璃的外側(cè)，所述傳動組件設(shè)于所述中空卷簾窗的中空玻璃的內(nèi)側(cè)，所述驅(qū)動組件包括卷繩、第一傳動機構(gòu)和第二傳動機構(gòu)，卷繩卷繞于所述第一傳動機構(gòu)上，第二傳動機構(gòu)與所述第一傳動機構(gòu)連接，第二傳動機構(gòu)上設(shè)有第一磁吸件，傳動組件包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)，轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括第二磁吸件，第二磁吸件的位置與第一磁吸件的位置相對應(yīng)，第二磁吸件能夠跟隨所述第一磁吸件轉(zhuǎn)動。采用本實用新型，能夠從中空玻璃的外部對卷簾機構(gòu)進行控制，能夠節(jié)省安裝空間，而且控制便捷。
所述驅(qū)動組件設(shè)于所述中空玻璃的外部，所述傳動組件設(shè)于所述中空玻璃的內(nèi)部，所述傳動組件包括轉(zhuǎn)向機構(gòu)和齒輪組，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)設(shè)于所述上框內(nèi)，所述控制機構(gòu)與所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)相連接，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)與所述齒輪組連接，組件包括卷簾管和簾體，兩端與所述齒輪組連接，側(cè)部與所述簾體連接，齒輪組能夠帶動卷簾管轉(zhuǎn)動，卷簾管轉(zhuǎn)動時能夠帶動簾體展開或卷收。
從價格角度看，可調(diào)遮陽中空玻璃可以和LOW-E玻璃(如圖5)作比較，使用內(nèi)置百葉中空玻璃比中空LOW-E玻璃增加320元/m2，通常一半的窗，需要增加遮陽設(shè)施，如果一半使用內(nèi)置中空玻璃窗，那就只增加110元/m2，如果以6m2建筑面積使用1m2窗計成本，即每平方米建筑面積增加18元。相對于節(jié)能效果，這個增加的成本完全可以在以后使用的成本中收回。
結(jié)語：
在建筑遮陽系統(tǒng)中，主要分為內(nèi)遮陽和外遮陽兩類。外遮陽能更有效地阻擋輻射熱，因此被認為是更有效地遮陽形式而在歐美國家廣泛應(yīng)用，與之相比內(nèi)遮陽更偏向私密性，功能性和裝飾性，其節(jié)能屬性弱化。傳統(tǒng)的外遮陽產(chǎn)品有室外鋁合金百葉簾，室外織物簾/篷，室外鋁合金硬卷簾等。內(nèi)置可調(diào)遮陽中空節(jié)能玻璃作為一種比較新穎的外遮陽產(chǎn)品，已經(jīng)在江蘇，上海，福建等地進行了項目實踐，其節(jié)能效果和美觀性等優(yōu)點得到了用戶的普遍認可。
參考文獻：
[1]許偉平,徐靜濤,王寧生,呂銀燕. 輻射制冷外圍護結(jié)構(gòu)綜合節(jié)能技術(shù)研究[C].2020國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會論文集,2020:418-422.
[2]牟文瑤. 熱致調(diào)光中空玻璃在重慶地區(qū)的適用性研究[D].重慶大學(xué),2020.
[3]郝慧敏,趙宇飛,籍存德,陳雄.冬冷夏熱地區(qū)住宅建筑外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)研究[J].居業(yè),2020(01):102-103.
[4]李昊. 內(nèi)置透明薄膜多腔中空玻璃的熱工性能研究[D].華南理工大學(xué),2019.
[5]任世偉,劉翼,趙春芝,蔣荃. 遮陽中空玻璃的檢測及優(yōu)化設(shè)計[C].第九屆無機材料結(jié)構(gòu)、性能及測試表征技術(shù)研討會(TEIM2018)摘要集.[出版者不詳],2018:19.
[6]李卉欣,劉雄心.民用建筑外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能施工技術(shù)研究[J].企業(yè)科技與發(fā)展,2018(05):139-141+144.
作者單位：漢獅光動科技(廣東)有限公司
